Φασματομετρία μαζών. Αρχή Οργανολογία Τεχνικές Ομολυτική ετερολυτική σχάση Εφαρμογές GC/MS, LC/MS ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΜΑΖΩΝ ΟΡΙΣΜΟΙ

Transcript

1 Φασματομετρία μαζών Αρχή Οργανολογία Τεχνικές Ομολυτική ετερολυτική σχάση Εφαρμογές GC/MS, LC/MS ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΜΑΖΩΝ ΟΡΙΣΜΟΙ 2

2 Εφαρμογές 1) Επαλήθευση ή διερεύνηση οργανικών ενώσεων κατά τη συνθετική τους πορεία 2) Εξακρίβωση δομής φυσικών ενώσεων (δρογών) 3)Έλεγχος προσμείξεων σε φάρμακα και έκδοχα 4)Ποσοτική ανάλυση φαρμάκων και μεταβολιτών σε βιολογικά υγρά 5)Εργαλείο στα proteomics για ανακάλυψη καινούργιων φαρμάκων Πλεονεκτήματα 1)Ανήκει στις Συνδυασμένες Τεχνικές GC/MS, LC/MS 2)Αυξημένη ευαισθησία 3)Υψηλή εξειδίκευση Μειονεκτήματα 1) Υψηλό κόστος οργάνων, λειτουργίας 2) Υψηλή εξειδίκευση του χρήστη 3) Δεν χρησιμεύει σε αναλύσεις ρουτίνας ελέγχου ποιότητας

3 Οργανολογία Μαλακές τεχνικές Δεν προκαλεί θραύση του δείγματος Σκληρές τεχνικές Προκαλεί διάσπαση δείγματος Σύστημα εισαγωγής δείγματος Πηγή ηλεκτρονίων υψηλής ενεργ. στάθμης Ηλεκτρικό πεδίο, ευθυγράμμιση ιόντων Αναλυτής Μαζών Ηλεκτρικό πεδίο ή μαγνητικό πεδίο, καταμερισμός ιόντων βάση m/z Καταγραφέας Ανιχνευτής Φασματογράφοι μαζών Οργανολογία ΠΗΓΕΣ ΙΟΝΤΩΝ ΑΝΑΛΥΤΕΣ ΜΑΖΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ 8 ΠΗΓΕΣ ΙΟΝΤΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΙΟΝΤΩΝ αποβολή ηλεκτρονίων, σύλληψη ηλεκτρονίων, πρωτονίωση, αποπρωτονίωση, σχηματισμός προσθέτων(adducts) ή μεταφορά φορτισμένων σωματιδίων από μια συμπυκνωμένη φάση στην αέριο φάση «ΣΚΛΗΡΕΣ» ΤΕΧΝΙΚΕΣ Πρόσκρουση ηλεκτρονίων Electron Impact-EI «ΗΠΙΕΣ» ΤΕΧΝΙΚΕΣ Electrospray Ionisation-ESI Fast Atom Bombardment-FAB Matrix Assisted Laser Desorption/Ionisation-MALDI Atmospheric Pressure Chemical Ionisation-APCI Atmospheric Pressure Photoionization-APPI 9

4 Φάσματα που λαμβάνονται με την τεχνική ιονισμού με πρόσκρουση ηλεκτρονίων (Electron Impact) Σκληρή Τεχνική Δημιουργία θραυσμάτων Πηγές ιόντων Electron Impact/Electron Ionisation(EI) Απευθείας βομβαρδισμός μορίων αερίου φάσης της προς ανάλυση ουσίας, με ηλεκτρόνια Υψηλή θερμοκρασία Νήμα βολφραμίου Δυναμικό απώθησης Εκτεταμένη θραυσματοποίηση Ιδανική για δομικές μελέτες χημικών ουσιών 11

5 Αναλυτής μαγνητικού τομέα Τιμή μάζας για διέλευση από τον αναλυτή m / z 2 H r 2V 2 H : η ισχύς μαγνητικού πεδίου V : δυναμικό επιτάχυνσης μεταβάλλονται r 2 : η ακτίνα κυκλικής διαδρομής (σταθερό)

6 Ελεύθερη ρίζα O όροs "ελεύθερη χημική ρίζα", περιγράφει άτομα, μόρια ή ιόντα στα οποία το εξωτερικό τροχιακό δεν καταλαμβάνεται από ζεύγος ηλεκτρονίων αλλά από ένα μόνο ηλεκτρόνιο (μονήρες ηλεκτρόνιο). Συμβολισμός π.χ. CH 3

7 Μητρικά και θυγατρικά ιόντα Μητρικό/Μοριακό ιόν -e Μόριο (A) +e A] + +2e Θετικό ιόν Θυγατρικά ιόντα A + B + + C Χ A + B + + C A + B + + C B + + C A + Αδύνατη θραύση Π.χ. CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 ] + +2e CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 ] + CH 3 CH 2 CH CH 3 + CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH=CH + +H 2 Είδη θραυσμάτων σε μόρια που περιέχουν άτομα Ο, Ν, S Κανόνες στην Ομολυτική α-σχάση Από το μοριακό ιόν (μητρικό) δημιουργούνται συνήθως θετικά φορτισμένα ιόντα (λόγω απομάκρυνσης ενός ηλεκτρονίου) τα οποία ανιχνεύονται ή υποβάλλονται σε θραυσματοποίηση Συνήθως η φόρτιση και ο σχηματισμός ρίζας λαμβάνει χώρα στο ετεροάτομο (N, O S) Για το σχηματισμό των θραυσμάτων σπάζει και απελευθερώνεται σε μορφή ρίζας το άτομο (π.χ Η) ή το κομμάτι της αλυσίδας που γειτονεύει με τον C ο οποίος συνδέεται με το ετεροάτομο (π.χ Ο, Ν) Το ηλεκτρόνιο της εξωτερικής στοιβάδας κάνει διπλό δεσμό με το ετεροάτομο Το ετεροάτομο παραμένει φορτισμένο

8 ΑΙΘΑΝΟΛΗ Ομολυτική α-σχάση Ετερολυτική α-σχάση Ομολυτική α-σχάση αλκοόλες κετόνες Βουτάν-2-όλης αιθέρας αμίνες

9 Φαρμακευτικά μόρια με α-ομολυτική σχάση μπουπιβακαίνη

10 Απώλεια ύδατος με απόσπαση 1,4 1-βουτανόλη Μετάθεση McLafferty H Καρβοξυλικά οξέα Εστέρες Κετόνες Αμίδια Πλευρική αλυσίδα 3 τουλάχιστον ατόμων άνθρακα

11 Σχάση με μεταφορά πρωτονίου -R. -R. Θραύση κυκλικών δομών ΟΧΙ Φάσμα μαζών ΕΙ με το μοριακό ιόν σε αφθονία

12 Κορυφές ισοτόπων χλωρίου (35, 37) Φάσμα πρόσκρουσης ηλεκτονίων ΕΙ χλωροκίνης Φάσμα χημικού ιονισμού NICI Τεχνικές ιοντισμού στην GC-MS Πρόσκρουσης ηλεκτρονίων (Electron impact) Χημικός ιοντισμός θετικού ιόντος (PICI) Χημικός ιοντισμός αρνητικού ιόντος (PICI) Παράδειγμα ψωραλενίου στις διάφορες περιπτώσεις

13 Τεχνικές ιοντισμού στην LC-MS Ιοντισμός με ηλεκτροψεκασμό (ΕSI) Ιοντισμός σε ατμοσφαιρική πίεση με ιόντα Η 3 Ο +, Ν 2+ (API) Φάσματα με χρήση διάστασης επαγώμενης από σύγκρουση (CID,Collision-induced dissociation) Ισοδύναμα με EI Τα φάσματα αυτά λαμβάνονται σε διάταξη συζευγμένης (δίδυμης) (tandem) φασματομετρίας μαζών Electrospray Ionisation(ESI) Διάλυμα αναλύτη Ψεκασμός διαμέσω ακροφυσίου Ροή ΔV sheath gas Παραγωγή σταγονιδίων 1-20 μl/min 2-6 kv Ξηρό N 2 Ιονισμός αναλύτη 27

14 Αναλυτής τετράπολου Μη συντονισμένο ιόν Συνεχές ρεύμα Εναλλασσόμενο Ραδιοσυχνότητα Atmospheric Pressure Chemical Ionisation-(API) Παραγωγή ιόντων διαμέσου αντιδράσεων ιόντων-μορίων αέριας φάσης σε ατμοσφαιρική πίεση, μέσω ηλεκτρικών εκκενώσεων στη στεφάνη βελόνας ιονισμού(corona discharges), εφαρμοζόμενες σε εκνέφωμα διαλύτη Ανάλογος ιονισμός με το CI, όπου η ακίδα αποφόρτισης παράγει ιόντα όπως Η 3 Ο + ή Ν 2 + Κυρίως σε πολικές και μετρίως πολικές ουσίες μεσαίου μοριακού βάρους(~1500) Μονά φορτισμένα ιόντα [M+H] +, [M-H] - 29

15 Fast Atom Bombardment (FAB) Δέσμες υψηλής ενέργειας ταχέως κινουμένων ατόμων Cs και Xe Δημιουργία ιόντων ουσίας περιεχομένης σε υγρή μήτρα (γλυκερόλη Γρήγορη και σχετικά απλή μέθοδος Μειωμένη ευαισθησία, προϋπόθεση διαλυτότητας ουσίας στην μήτρα 1 Επιπρόσθετες μέθοδοι προσδιορισμού Desorption/Ionisation(MALDI) Απευθείας βομβαρδισμός συγκρυστάλλου αναλύτηυποστρώματος με παλμικό laser εκρόφηση(desorption) και ιονισμός του αναλύτη Υποστρώματα 3-υδροξυπικολινικό οξύ παράγωγα βενζοϊκού και κιναμμωμικού οξέως Εφαρμογή Ιδανική για ταυτοποίηση πρωτεϊνών στο επίπεδο των πεπτιδίων 31

16 Συζευγμένη (δίδυμη) φασματομετρία μαζών Ar Συστήματα διασύνδεσης και επιπρόσθετες μέθοδοι διαχωρισμού ιόντων : Ποια είναι και 3 σειρές για το κάθε ένα σε ποια αρχή στηρίζονται

17 Φασματομετρία μαζών πρωτεϊνών

18 Εφαρμογές LC-MS Φασματομετρία μαζών στην ανακάλυψη φαρμάκων Χαρακτηρισμός ενός προϊόντος διάσπασης (famotidine) Εύρεση προφίλ προσμείξεων και προϊόντων διάσπασης